Spektri analüsaatorid on üks olulisi teste, mida kasutatakse mõõtmiseks sagedused ja palju muid parameetreid. Huvitav on see, et spektraalanalüsaatoreid kasutatakse meile teadaolevate signaalide mõõtmiseks ja signaalide leidmiseks, mida me ei tea. Spektrianalüsaator on oma täpsuse tõttu pälvinud palju rakendusi elektriliste ja elektrooniliste mõõtmiste valdkonnas. Seda kasutatakse paljude ahelate ja süsteemide testimiseks. Need vooluahelad ja süsteemid töötavad raadiosagedustel.
Selle erineva mudelikonfiguratsiooniga on sellel seadmel oma mitmekülgsus mõõteriistade ja mõõtmiste valdkonnas. Sellel on erinevad spetsifikatsioonid, suurused ja see on saadaval ka konkreetsete rakenduste põhjal. Seadme kasutamist ühtlaselt kõrgsagedusalas ultrasageduse tasemel uuritakse praegu. Seda saab ühendada isegi arvutisüsteemiga ja mõõtmisi saab salvestada digitaalsele platvormile.
Mis on spektraalanalüsaator?
Spektri analüsaator on põhimõtteliselt testimisvahend, mis mõõdab raadiosagedusalas erinevaid vooluahela või süsteemi parameetreid. Tükk tavalist testimisseadet mõõdaks kogust aja amplituudi põhjal. Näiteks mõõdaks voltmeeter pinge amplituudi ajadomeeni põhjal. Nii saame sinusoidaalse kõvera Vahelduvpinge või sirgjoon Alalisvoolu pinge . Kuid spektraalanalüsaator mõõdaks suurust amplituudi ja sageduse suhtes.
Sagedusdomeeni vastus
Nagu diagrammil näidatud, mõõdab spektraalanalüsaator amplituudi sagedusalas. Kõrge piigi signaalid tähistavad suurust ja nende vahel on ka mürasignaalid. Spektri analüsaatorit saame kasutada mürasignaalide kõrvaldamiseks ja süsteemi tõhusamaks muutmiseks. Signaali müra tühistamise tegurid (SNR) on tänapäeval üks olulisi funktsioone elektrooniliste rakenduste jaoks. Näiteks on kõrvaklappidel müra summutamise aspekt. Selliste seadmete testimiseks kasutatakse spektraalanalüsaatoreid.
Analüsaatori plokkskeem
Blokeeri skeem
Spektri analüsaatori plokkskeem on toodud ülal. See koosneb sisendi summutist, mis summutab sisestatud raadiosagedussignaali. Nõrgenenud signaal suunatakse madalpääsfiltrisse, et välistada pulsatsiooni sisu.
Filtreeritud signaal segatakse pingega häälestatud ostsillaatoriga ja juhitakse võimendisse. The võimendi juhitakse katoodkiire ostsilloskoobi. Teisel pool on meil ka pühkimisgeneraator. Mõlemad suunatakse CRO-le vertikaalsete ja horisontaalsete läbipainde saamiseks.
Spektri analüsaatori tööpõhimõte
Spektri analüsaator mõõdab fundamentaalselt signaali spektrisisaldust, see tähendab analüsaatorisse suunamist. Näiteks kui me mõõdame filtri väljundit, ütleme siis madalpääsfiltri, siis spektraalanalüsaator mõõdaks väljundfiltri spektrisisaldust sagedusalas. Selles protsessis mõõdaks see ka mürasisaldust ja kuvaks selle CRO-s,
Nagu plokkskeemil näidatud, saab spektraalanalüsaatori töö põhimõtteliselt kategoriseerida vertikaalse ja horisontaalse pühkimise tekitamiseks katoodkiire ostsilloskoobil. Me teame, et mõõdetud signaali horisontaalne pühkimine oleks sageduse suhtes ja vertikaalne pühkimine amplituudi suhtes.
Töötab
Mõõdetud signaali horisontaalse pühkimise saamiseks suunatakse raadiosageduse tasemel olev signaal sisendi summutisse, mis summutab signaali raadiosageduse tasemel. Summutaja väljund suunatakse madalpääsfiltrisse, et välistada signaali kõikumine. Seejärel juhitakse see võimendisse, mis võimendab signaali suurust teatud tasemeni.
Selles protsessis segatakse see ka teatud sagedusel häälestatud ostsillaatori väljundiga. Ostsillaator aitab genereerida söödetud lainekuju vahelduvat olemust. Pärast ostsillaatoriga segamist ja võimendamist suunatakse signaal horisontaalsesse detektorisse, mis muudab signaali sagedusdomeeniks. Siin spektraalanalüsaatoris on signaali spektri suurus esindatud sagedusdomeenis.
Vertikaalse pühkimise jaoks on vajalik amplituud. Amplituudi saamiseks suunatakse signaal pingega häälestatud ostsillaatorisse. Pingega häälestatud ostsillaator häälestatakse raadiosageduse tasemel. Üldiselt kasutatakse ostsillaatori ahelate saamiseks takistite ja kondensaatorite kombinatsiooni. Seda nimetatakse RC-ostsillaatoriteks. Ostsillaatori tasandil nihutatakse signaal faasi 360 kraadi võrra. Selle faasinihke jaoks kasutatakse erineva tasemega RC-ahelaid. Tavaliselt on meil 3 taset.
Mõnikord kasutatakse faaside vahetamiseks isegi trafosid. Enamasti juhitakse ostsillaatorite sagedust ka kaldtee generaatori abil. Impulsside kaldenurga saamiseks on rampgeneraator mõnikord ühendatud ka impulsi laiuse modulaatoriga. Ostsillaatori väljund suunatakse vertikaalsesse pühkimisahelasse. Mis annab katoodkiire ostsilloskoobi amplituudi.
Spektri analüsaatori tüübid
Spektri analüsaatoreid saab jagada kahte kategooriasse. Analoog ja digitaalne
Analoogspektri analüsaator
Analoogspektri analüsaatorid kasutavad superheterodüüni printsiipi. Neid nimetatakse ka pühitud või pühkimisanalüsaatoriteks. Nagu on näidatud plokkskeemil, on analüsaatoril erinevad horisontaalsed ja vertikaalsed pühkimisahelad. Väljundi näitamiseks detsibellides kasutatakse enne horisontaalset pühkimisahelat ka logaritmilist võimendit. Videosisu filtreerimiseks on saadaval ka videofilter. Rampgeneraatori kasutamine annab igale sagedusele ainulaadse asukoha ekraanil, mille abil ta saab kuvada sagedusreaktsiooni.
Digitaalne spektraalanalüsaator
Digitaalspektri analüsaator koosneb kiiretest Fourieri teisendusplokkidest (FFT) ja analoog-digitaalmuunduritest (ADC) plokkidest, et konverteerida analoogsignaal digitaalsignaaliks. Plokkdiagrammi kujutise järgi
Digitaalne spektraalanalüsaator
Nagu on näidatud plokkskeemi kujutisel, suunatakse signaal summutisse, mis nõrgendab signaali taset, ja seejärel suunatakse see LPF-i, et kõrvaldada pulsatsioonisisaldus. Seejärel suunatakse signaal analoog-digitaalmuundurisse (ADC), mis muudab signaali digitaalseks domeeniks. Digitaalne signaal suunatakse FFT analüsaatorisse, mis muudab signaali sagedusdomeeniks. See aitab mõõta signaali sagedusspektrit. Lõpuks kuvatakse see CRO abil.
Analüsaatori eelised ja puudused
Sellel on palju eeliseid, kuna see mõõdab raadiosagedusalal oleva signaali spektri suurust. See annab ka hulga mõõtmisi. Ainsaks puuduseks on selle maksumus, mis on tavaliste tavaliste arvestitega võrreldes kõrgem.
Analüsaatori rakendused
Spektri analüsaatorit, mida kasutatakse testimise eesmärgil, saab kasutada mitmesuguste suuruste mõõtmiseks. Kõik need mõõtmised tehakse raadiosageduse tasemel. Spektri analüsaatori abil sageli mõõdetud suurused on
- Signaali tasemed - Spektri analüsaatori abil saab mõõta sagedusdomeeni põhjal signaali amplituudi
- Faasimüra - Kuna mõõtmised tehakse sagedusalas ja mõõdetakse spektraalsisu, saab faasimüra hõlpsasti mõõta. See ilmub lainetena katoodkiire ostsilloskoobi väljundis.
- Harmooniline moonutus - See on peamine tegur, mis tuleb kindlaks määrata signaali kvaliteedi osas. Harmooniliste moonutuste põhjal arvutatakse signaali võimsuse kvaliteedi hindamiseks kogu harmooniline moonutus (THD). Signaal tuleb säästa nõtkumise ja paisumise eest. Harmooniliste moonutuste taseme vähendamine on tarbetute kadude vältimiseks isegi oluline.
- Intermodulatsiooni moonutamine - Signaali moduleerimisel tekivad amplituudi (amplituudmodulatsioonid) või sageduse (sagedusmodulatsioon) põhjal moonutused kesktasemel. Töödeldud signaali saamiseks tuleb seda moonutust vältida. Selleks kasutatakse intermodulatsiooni moonutuste mõõtmiseks spektraalanalüsaatorit. Kui moonutusi väliste vooluahelate abil vähendatakse, saab signaali töödelda.
- Võltssignaalid - Need on soovimatud signaalid, mida tuleb tuvastada ja kõrvaldada. Neid signaale ei saa otse mõõta. Need on tundmatud signaalid, mida tuleb mõõta.
- Signaali sagedus - See on ka oluline tegur, mida tuleb hinnata. Kuna me kasutasime analüsaatorit raadiosageduse tasemel, on sageduste sagedusriba väga kõrge ja muutub oluliseks mõõta iga signaali sagedussisu. Selle spektri jaoks kasutatakse spetsiaalselt analüsaatoreid.
- Spektraalsed maskid - Spektrianalüsaatoritest on abi ka spektrimaskide analüüsimisel
Seetõttu oleme näinud tööpõhimõtet, disaini, eeliseid ja rakendust spekter analüsaator. Tuleb mõelda, kuidas salvestada andmeid, mida mõõdetakse spektraalanalüsaatoris? Ja kuidas seda edasiseks mõõtmiseks teistele meediumitele nagu arvuti edastada.
